光電計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共16頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上光電計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名李志學(xué)號(hào) 專業(yè)名稱光信息科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師易煦農(nóng) 時(shí)間日期 2011-10-19摘 要 21世紀(jì)是信息時(shí)代，是獲取信息，處理信息，運(yùn)用信息的時(shí)代。傳感與檢測(cè)技術(shù)的重要性在于它是獲得信息并對(duì)信息進(jìn)行必要處理的基礎(chǔ)技術(shù)，是獲取信息和處理加工信息的手段，無法獲取信息則無法運(yùn)用信息。光電式傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的一種傳感器。它的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。這類效應(yīng)大致可分為三類。第一類是外光電效應(yīng)，即在光照射下，能使電子逸出物體表面。利用這種效應(yīng)所做成的器件有真空光電管、光電倍增管等。第二類是內(nèi)光電效應(yīng)，即在光線照射下，能使物質(zhì)的電阻率改變。這類器件包

2、括各類半導(dǎo)體光敏電阻。第三類是光生伏特效應(yīng)，即在光線作用下，物體內(nèi)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，此電動(dòng)勢(shì)稱為光生電動(dòng)勢(shì)。這類器件包括光電池、光電晶體管等。光電效應(yīng)都是利用光電元件受光照后，電特性發(fā)生變化。敏感的光波長是在可見光附近，包括紅外波長和紫外波長。數(shù)字式電子計(jì)數(shù)器有直觀和計(jì)數(shù)精確的優(yōu)點(diǎn)，目前已在各種行業(yè)中普遍使用。數(shù)字式電子計(jì)數(shù)器有多種計(jì)數(shù)觸發(fā)方式，它是由實(shí)際使用條件和環(huán)境決定的。有采用機(jī)械方式的接觸式觸發(fā)的，有采用電子傳感器的非接觸式觸發(fā)的，光電式傳感器是其中之一，它是一種非接觸式電子傳感器。采用光電傳感器制作的光電式電子計(jì)數(shù)器。這種計(jì)數(shù)器在工廠的生產(chǎn)流水線上作產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)，有著其他計(jì)數(shù)器不可取代的

3、優(yōu)點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】光電效應(yīng) 光電傳感器 光電計(jì)數(shù)器ABSTRACTThe 21st century is the age of information, it is the access to information, treatment information, use of the information age. Sensing and detection technology is important because it is the access to information and the information necessary to deal with the underly

4、ing technology, is access to information and means of processing information, unable to get information you won't be able to use information.Photoelectric sensor is a light signal into an electric signal of the sensor. It is the theoretical basis of the photoelectric effect. These effects can be

5、 broadly divided into three categories. The first type is outside of the photoelectric effect, namely, in daylight, can make the tungsten surface. Use this effect caused by device with vacuum photocell, photomultiplier tubes, etc. The second category is the photoelectric effect, i.e., in the light,

6、can make the electrical resistivity of the material change. Such devices include various types of photosensitive semiconductor. The third category is photo voltaic effect, in the light, the objects within the EMF EMF, this is called light-induced electromotive force. This class of devices, including

7、 photovoltaic cells, photo-transistor, etc. Photoelectric effect is using optoelectronic components affected by the lighting, the electric characteristics change. Sensitive optical wavelength is visible in the vicinity, including infrared wavelength and UV wavelengths. Digital electronic counters ha

8、ve intuitive and counts accurate benefits, has been in widespread use in various industries. There are a variety of digital electronic counter counter mode, it is triggered by the actual use conditions and the environment. Using mechanical means of contacting fires, using electronic sensors for non-

9、contact type photoelectric sensor triggered, is one of them, it is a non-contact electronic sensors. Adopts photoelectric sensor production of opto-electronic counters. This counter is the factory's production lines for products, with other counters irreplaceable the merit.【 Keywords 】photoelect

10、ric effect photoelectric sensor photoelectric counter目錄 第一章 緒論第一節(jié) 光電計(jì)數(shù)器的發(fā)展情景 第二章 方案設(shè)計(jì) 第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案確定 第三章 光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)簡(jiǎn)介 第一節(jié) 計(jì)數(shù)器系統(tǒng)的基本特點(diǎn)第二節(jié) 計(jì)數(shù)器系統(tǒng)的組成第三節(jié) 電路整體原理第四節(jié) 原理圖設(shè)計(jì)第五節(jié) 實(shí)物電路設(shè)計(jì)第六節(jié) 測(cè)試及查找故障第四章 結(jié)果第五章 結(jié)束語第六章 參考文獻(xiàn)第七章 附錄第一章 緒論第一節(jié) 光電計(jì)數(shù)器的發(fā)展情景自動(dòng)化的計(jì)數(shù)提高了工業(yè)生產(chǎn)上的效率以及準(zhǔn)確性，計(jì)數(shù)的自動(dòng)化和智能化最終能加速實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的工業(yè)。隨著生產(chǎn)自動(dòng)化、設(shè)備數(shù)字化和機(jī)電一體化的發(fā)展,對(duì)光電

11、計(jì)數(shù)器的需求日益增多。光電計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一方面是為了鞏固課本所學(xué)知識(shí)，完成知識(shí)遷移，另一方面加強(qiáng)動(dòng)手能力，識(shí)圖能力及設(shè)計(jì)能力。光電計(jì)數(shù)器在實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用中，光電傳感器部分主要有光電斷路器和光電開關(guān)，但在工業(yè)生產(chǎn)中主要使用的是光電開關(guān)，計(jì)數(shù)電路有CD系列芯片組成的，也有74系列芯片組成的，實(shí)際功能差別不大。 基本設(shè)計(jì)要求：本次設(shè)計(jì)光電計(jì)數(shù)器，要求使用紅外發(fā)光二極管、紅外接收管，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，能在設(shè)定值報(bào)警，可以手動(dòng)清除報(bào)警。提高設(shè)計(jì)要求：要求光電發(fā)射級(jí)與接收級(jí)有1米以上的間距，能有較強(qiáng)的抗干擾性。能在報(bào)警后自動(dòng)關(guān)閉報(bào)警并自動(dòng)重新計(jì)數(shù)等。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 整個(gè)光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)是由

12、光電傳感電路、計(jì)數(shù)電路和報(bào)警電路三個(gè)部分組成的。光電傳感電路把被計(jì)數(shù)的物體的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的報(bào)警數(shù)值后，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警。信號(hào)波形的放大和整形都在MM74HC162N中完成,譯碼在CD4511BE計(jì)數(shù)器中完成. 3 硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 光電傳感部分 光電傳感部分由紅外發(fā)射管,紅外接收管,電阻,9013組成，紅外接收管接收到紅外信號(hào)使接地支路導(dǎo)通。當(dāng)紅外信號(hào)被阻擋時(shí)，接地支路阻斷，由于電壓變化，電路向CP端輸出一個(gè)脈沖。計(jì)數(shù)電路 通過級(jí)連把兩個(gè)計(jì)數(shù)器連接起來,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)計(jì)數(shù)器顯示9的時(shí)候等到下一個(gè)脈沖來的時(shí)候下一個(gè)計(jì)數(shù)器顯示1,即當(dāng)個(gè)位到9時(shí)再來一個(gè)脈沖就會(huì)在十位上

13、跳變一個(gè)數(shù). CD4511BE是十進(jìn)制加減數(shù)/譯碼/鎖存/驅(qū)動(dòng)器集成電路。在芯片內(nèi)部完成譯碼后由數(shù)碼管顯示，由個(gè)位到十位依次進(jìn)位，最后計(jì)數(shù)到999后IC2的Q端向報(bào)警電路發(fā)出計(jì)數(shù)溢出信號(hào)。光電技術(shù)器的應(yīng)用越來越廣泛普遍。第二章 方案設(shè)計(jì)第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案確定該計(jì)數(shù)器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案較為簡(jiǎn)單，用光電感應(yīng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線產(chǎn)品的數(shù)量的采集，將信號(hào)傳送到防干擾的遲滯比較器，共經(jīng)過兩級(jí)比較器，傳輸信號(hào)脈沖，通過MM74HC162N計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍是099，通過CD4511BE七段譯碼器進(jìn)行譯碼，輸出信號(hào)給LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。其中，個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位標(biāo)志位接到十位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)控制端CET和CEP

14、控制十位計(jì)數(shù)器工作計(jì)數(shù)，因?yàn)镸M74HC162N是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)的結(jié)果是BCD碼00001001，經(jīng)過譯碼器數(shù)碼管后顯示的十進(jìn)制0099。，本設(shè)計(jì)還實(shí)現(xiàn)了十位數(shù)的動(dòng)態(tài)“零消隱”，（當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)果不超過10時(shí)，十位數(shù)的數(shù)碼管無顯示，原理就是將十位計(jì)數(shù)器的輸出端通過CD4072進(jìn)行相或，從而只有當(dāng)數(shù)碼管個(gè)位顯示時(shí)十位數(shù)碼管BL端低有效，即十位數(shù)碼管熄滅）。本設(shè)計(jì)還實(shí)現(xiàn)清零時(shí)，是兩位數(shù)碼管都顯示0，因?yàn)檫@樣可以讓工作人員方便確定計(jì)數(shù)系統(tǒng)工作正常，原理就是利用7404的非門功能，輸入端接復(fù)位端，輸出與十位七段譯碼器的滅燈輸入端BL端相接，每當(dāng)復(fù)位時(shí)，BL就會(huì)輸入高電平，從而使兩個(gè)數(shù)碼管都會(huì)清零。實(shí)際情

15、況下，生產(chǎn)線上產(chǎn)品每經(jīng)過光電傳感器，信號(hào)在通過兩級(jí)比較器后，就會(huì)有一個(gè)上升沿信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)，控制計(jì)數(shù)器工作，同時(shí)計(jì)數(shù)開始，可以連續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)100個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，如需重新開始，只要按下清零按鍵就能重新計(jì)數(shù)第三章 光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)簡(jiǎn)介第一節(jié) 計(jì)數(shù)器系統(tǒng)的基本特點(diǎn)本系統(tǒng)具有體積小、硬件少、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及容易操作等優(yōu)點(diǎn)。本計(jì)數(shù)器可將機(jī)械或人工計(jì)數(shù)方式變?yōu)殡娮佑?jì)數(shù)，并且采用數(shù)碼顯示，簡(jiǎn)單直觀，可適用于諸多行業(yè)，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)、生活等方面的需求。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷改善和提高，在現(xiàn)代化生產(chǎn)的許多場(chǎng)合都可以看到計(jì)數(shù)器的使用。本計(jì)數(shù)器具有低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。該系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)：、該系統(tǒng)具有清零功能，工

16、作人員可以通過復(fù)位開關(guān)使兩個(gè)數(shù)碼管都顯示零，這樣可以方便進(jìn)行人工操作以及確認(rèn)計(jì)數(shù)器是否正常工作；原理就是利用7404的非門功能，輸入端接復(fù)位端，輸出與十位七段譯碼器的滅燈輸入端BL端相接，每當(dāng)復(fù)位時(shí)，BL就會(huì)輸入高電平，從而是兩個(gè)數(shù)碼管都會(huì)清零。、該系統(tǒng)還具有十位的“零消隱”功能，原理就是將十位計(jì)數(shù)器的輸出端通過CD4072進(jìn)行相或，從而只有當(dāng)數(shù)碼管個(gè)位顯示時(shí)十位數(shù)碼管BL端低有效，即十位數(shù)碼管熄滅。、該系統(tǒng)還采用了抗干擾較強(qiáng)的遲滯比較器，這樣大大加強(qiáng)了其在實(shí)際生或中的應(yīng)用能力，可以得到有效地推廣。、該例光電觸發(fā)式計(jì)數(shù)器只有兩位數(shù)，但通過級(jí)聯(lián)可以擴(kuò)展為四位，甚至多位第二節(jié) 計(jì)數(shù)系統(tǒng)的組成 1.

17、 MM74HC162N 1 、個(gè)位計(jì)數(shù)器時(shí)鐘脈沖給的是比較器的輸出信號(hào)，計(jì)數(shù)器自上電起一直處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，每當(dāng)有產(chǎn)品經(jīng)過光電對(duì)管之間時(shí)，計(jì)數(shù)器的CP端就接收到上升沿信號(hào)，開始計(jì)數(shù)。進(jìn)位輸出端接到十位計(jì)數(shù)器的技術(shù)控制端CEP和CEP，四個(gè)輸出引腳的信號(hào)作為七段譯碼器的輸入信號(hào)。2 、十位計(jì)數(shù)器時(shí)鐘脈沖給的是比較器的輸出信號(hào)，計(jì)數(shù)器的CP端就接收到上升沿信號(hào)時(shí)，還不能進(jìn)行計(jì)數(shù)，只有當(dāng)個(gè)位的計(jì)數(shù)溢出時(shí)，CEP和CEP端才高有效，進(jìn)行計(jì)數(shù)。為實(shí)現(xiàn)任務(wù)書中十位數(shù)的動(dòng)態(tài)“零消隱”，四個(gè)輸出引腳的信號(hào)必須經(jīng)過或門作為七段譯碼器的輸入信號(hào)。2. CD4511BE 圖2.1 CD4511 管腳圖 其電路原理如下：

18、CD4511BE是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器的特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)， B1端應(yīng)加高電平。另外 CD4511BE有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。

19、ag是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511BE顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d段消隱，所以顯示6、9這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀 ，若要多位計(jì)數(shù)，只需將計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，每級(jí)輸出接一只 CD4511BE 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V使用510的限流電阻。3.CD4072BE設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)“零消隱”，就要用到CD4072B四輸入或門，將計(jì)數(shù)器74LS162的輸出端Qa,Qb,Qc,Qd分別接入4072中，輸出端接入譯碼器4511的BI端，就可實(shí)現(xiàn)“零消隱CD

20、4072BE引腳圖4、數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，數(shù)碼管是共陰極數(shù)碼管，譯碼器的輸出端接到數(shù)碼管的輸入端，輸出端與地之間接電阻510歐姆限流保護(hù)數(shù)碼管，否則數(shù)碼管容易燒壞。本設(shè)計(jì)提供的為LED數(shù)碼管（共陰極）。其引腳圖如圖2所示。 5 、NE5532PNE5532P一般作為音頻前級(jí)放大器實(shí)用，高性能低噪聲，線性好失真度小，一般作為高保真音響的運(yùn)放使用。其電源電壓一般±12V就夠了，不超過±15V。在運(yùn)放電路上使用0.25V就可以了。第二節(jié) 電路整體原理系統(tǒng)采用光電感應(yīng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的數(shù)量的采集（由紅外發(fā)射管發(fā)出紅外信號(hào)，紅外接收管收到紅

21、外信號(hào)使接地支路導(dǎo)通。當(dāng)紅外信號(hào)被阻擋時(shí)，接地支路阻斷，由于電壓變化，電路向cp端輸出一個(gè)脈沖），將信號(hào)傳送到防干擾的遲滯比較器，共經(jīng)過兩級(jí)比較器，傳輸信號(hào)脈沖，通過MM74HC162N計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍是0099，配合CD4511BE七段譯碼器進(jìn)行譯碼，輸出信號(hào)給LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。其中，個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位標(biāo)志位接到十位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)控制端CET和CEP控制十位計(jì)數(shù)器工作計(jì)數(shù)，因?yàn)镸M74HC162N是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)的結(jié)果是BCD碼00001001，經(jīng)過譯碼器數(shù)碼管后顯示的十進(jìn)制0099。實(shí)際情況下，生產(chǎn)線上產(chǎn)品每經(jīng)過光電傳感器，信號(hào)在通過兩級(jí)比較器后，就會(huì)有一個(gè)上升沿信號(hào)作為時(shí)鐘信

22、號(hào)，控制計(jì)數(shù)器工作，同時(shí)計(jì)數(shù)開始，可以連續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)100個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，如需重新開始，只要按下清零按鍵就能重新計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)和譯碼由兩個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)器、兩個(gè)譯碼器和兩個(gè)數(shù)碼管來完成，用于接收計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化成單獨(dú)的信號(hào)輸出并顯示。在本系統(tǒng)中選用了MM74HC162N加減計(jì)數(shù)器、CD4511BE譯碼器和共陰極LED數(shù)碼顯示管。MM74HC162N是十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，TC是進(jìn)位輸出端，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)輸出一高電平脈沖，CEP和CET為計(jì)數(shù)控制端，只有都接入高電平是計(jì)數(shù)器才能計(jì)數(shù)，Q 0Q3為輸出端，CP為時(shí)鐘輸入端，上升沿有效，SR端為低電平有效的異步清除輸入端，PE為低電平有效的同步并行置入控制端。七段譯碼

23、器CD4511BE是四輸入七輸出的譯碼器，當(dāng)輸入8421BCD碼時(shí)，輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器。當(dāng)輸入為10101111六個(gè)狀態(tài)時(shí)，輸出全為低電平，顯示無顯示。LT是燈測(cè)試端，BL是滅燈輸入端，LE是鎖存使能輸入端。第四節(jié) 原理圖設(shè)計(jì)原理圖如下：第五節(jié) 實(shí)物電路設(shè)計(jì)搭電路過程中還要用到電阻150K 1 個(gè)、10K 2個(gè)、100K 3個(gè)、510 14個(gè).再按照原理圖搭好電路。第六節(jié) 測(cè)試及查找故障在第一次通電前，應(yīng)該用萬用表檢查正負(fù)極是否短路。若存在短路，就按照原件的功能一個(gè)單元一個(gè)單元的排查故障，然后再查找線路是否連接牢固。檢查完成后，看看正負(fù)極是否短路，檢查完畢后接上5V電源。通電

24、后觀察現(xiàn)象，通常情況下還存在一些問題，主要是分模塊進(jìn)行檢查查找故障方法：1、檢查用于測(cè)量的一起是否使用得當(dāng)。2、檢查安裝的線路與原理是否一致，包括連線、元件的參數(shù)、集成電路的安裝位置是否正確等。3、測(cè)量元器件接線端的電源電壓。使用接插板做實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)檢查是否因接線端不良而導(dǎo)致元器件本身沒有正常工作。4、斷開故障模塊輸出端所接的負(fù)載，可以判斷故障來自模塊本身還是負(fù)載。5、檢查元器件使用是否得當(dāng)或已經(jīng)損壞。在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)中大量使用的是中規(guī)模集成電路，由于它的接線端比較多，使用時(shí)會(huì)將接線端接錯(cuò)，從而造成故障。在電路中，由于安裝前經(jīng)過調(diào)試，元器件損壞的可能性很小。如果懷疑某個(gè)元器件損壞，必須對(duì)它進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試，并對(duì)已損壞的元器件進(jìn)行更換。第四章 結(jié)果當(dāng)光線照在光耦上時(shí)，形成一系列光脈沖。其結(jié)果是在數(shù)碼管上顯示出光脈沖個(gè)數(shù)的結(jié)果，計(jì)數(shù)從0到99為止。第五章 結(jié)束語本次課程設(shè)計(jì)過程，歷時(shí)一個(gè)半星期。我們最終在各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了很多的問題，但最終在我們小組的共同努力以及老師和同學(xué)的幫助下，把問題都解決了。在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電